Конструирование ригеля РОП 4.57-30 с заданными характеристиками

Расчётно-конструктивный раздел.

2.1 Компоновка ригелей.

Рассматриваем ригель РОП 4.57-30 со следующими характеристиками:

1.  L=5660

2.  t=450мм

3.  м=2070кг

1.  Длина ригеля L=5660cм

Конструкция кровли:

1.  Техноэласт  р = 1600кг/м³, t =2,5мм

2.  Ц/п стяжка 25мм р=1800 кг/^м3

3.  Пара изоляция  р=1000 кг/^м3  t=4мм

4.  Выравнивающая стяжка р=1800 кг/^м3  t=10мм

5.  Разуклонка керамзитом р=500 кг/^м3   t=300мм

6.  ж/б плита р=2500 кг/^м3   t=220 мм

7.  ригель р=2500 кг/^м3   t=450мм

Расчетная схема и расчетное сечение ригеля.

               L_k=L-(R*2+P*2)=6-(0,15*2+0,02*2)=5,66м

L_k- конструктивная длина ригеля.

Размеры ригеля

b=300мм-ширина.

h=450мм-высота.

a=50мм-расстояние от нижнего волокна бетона до центра тяжести арматуры (3-5 см).

h=h-a=450-50=400мм –рабочая высота ригеля.

L₀₌L_k-C=5,66-0,13=5,53м

С - опирание ригеля на колонну.

2.2 подсчет нагрузок на 1 м² покрытия.

Наименование нагрузок	Подсчёт	Норма­тивная, кПа	Коэфф. надёж - ноcти по нагрузке, 'f	Расчёт­ная,      кПа
I. Постоянные (g). 1. Два слоя техноэласта  на мастике р = 1600кг/м3, t =2,5мм 2. Ц/п стяжка 25мм р=1800 кг/м3 3.ISOVER  р=60 кг/м3, г = 200 мм. 4. Пара изоляция  р=1000 кг/м3  t=4мм 5Выравнивающая стяжка р=1800 кг/м3  t=10мм 6. Разуклонка керамзитом р=500 кг/м3   t=300мм 7. ж/б плита р=2500 кг/м3   t=220 мм	1,6*0,005 1.8*0.025 0.6*0.2 10*0.004 18*0.01 5*0.3	0.08 0.45 0.12 0.04 0.018 0.15 3.2	1.2 1.3 1.2 1.2 1.3 1.2 1.1	0.096 0.585 0.144 0.0048 0.0234 0.18 3.52
Итого постоянная		gn=4.06	—	gP= 4.55
П. Временные (v). Снеговая нагрузка IVснеговой район г. Тверь	S = Sg x m =1,2 x1 Sn = Sg*m* 0,7= = 1,2*1*0,7	Sn=0,84кПа	—	S =1,2кПа
Итого временная		Vn= 0,84		Vp =1,2
Всего:		4,9		5,75

Полная нагрузка с учетом веса ригеля:

g=((g+v)*b_n+(g_cb*v_f))*γ=((3.52+5,75)*6+(3,66*1.1))*0.95=56,66

g_cb =m_риг/l_риг =2070/5.66=365,72кН/м

γ-коэффициент нагрузки по ответственности (0.95)

b_n –номинальная длина ригеля (6м)

 v_f – коэффициент надежности по нагрузке

2.3 Статистический расчет ригеля.

      Усилия от расчетных нагрузок  : M_max=g*l²/ 8=56,66*(5,53)² /8=1216,58кНм

                                               Q_max=g*l/2=56,66*5,53/2=156,66кН

2.4Назначение класса бетона и арматуры.

Для расчета принимаем ригель без предварительного напряжения батона.  Бетон класса B-15, арматура класса А-III, с целью учета длительности действия нагрузки на прочность бетона, принимаем коэффициент условия работы γ_b2=0,9 (по таблице 8.)

                  R_b=7,7МПа

                  R_bt=6,67МПа

                  R_s=365МПа

          Поперечная арматура класса А-I, R_sw=175Мпа

2.5Расчет ригеля по первой группе предельных состояний.

Расчет ригеля по нормальному сечению (по высоте 450мм).

По табл. №1 приложения A_Or⁼0.44 А_о> Aqr - условие не выполняется, увеличиваем класс бетона.

Принимаем В 25, R_bt-0.95Mna; R_b=13Mria;

²

A₀= M_max/( R_b*b*h₀²)= 216,58/(1300*0,3*0,4²)= 0,347

A₀ < A_0R 0,347<0,422

A_0R =0,422 условие выполняется, сжатая арматура не требуется.

ή=0,604

ξ=0,347

A_0R=0,422(приложение таб.2)

ξ=0,347< ξ_R=0,604- условие выполняется.

Х=0,347*0,4=0,138

Х-высота сжатой зоны бетона.

А_S=M_max/R_s*ή*h₀=216,66/365000*0,75*0,4=19,14 см²

Принимаем арматуру 4Ø25 АIII А_S=19.63см²

Проверка сечения:

M<RsAs(h_r0.5x) 216,66<365000*0.001961*(0.4-0.5-0.138)

216,66<236,7 кНм - условие выполняется

                            2.6 Расчет по наклонному сечению   

Определение необходимости установки поперечной арматуры A_Sw

1  Условие Q<2,5-Rbt-b-ho

2  Условие Q<( φ _b4 *Rbt*b*ho)/C

qi=[(g+V/2)*Bn+(qc*b)/lk]*γn=[(3,52+3,2/2)*6+(2,07*10)/5,66]*0,95=32,66кНм

qi<0,16*φ _b4*Rbt*b=0.16*1.5*1050*0.3=75,6KH/M

Условие выполняется с=С> С=С_мах C_Max-2_,5*h₀=

=2.5*0,4=lм

Q=Qmax-q_1*C=156,66-75.6*l,18=81,06кH

Q=81,06<2.5*R_bt*b*ho=2.5*105O*O.3*0,4=315кH Условие 1 выполняется

Q=81,06≤(φ_b4*Rbt*b*ho²)/C=(1,5*1050*0,3*0,16)/1===75,6кН

Условие 2 не выполняется

 

Одно из условий не выполнилось, следовательно, требуется установка попе­речной арматуры по расчету.

Из условия свариваемости dsw⁼⁼d/4=(0.25ds)=l/4*d=d/4 В качестве поперечной арматуры принимаем dsw⁼25/4=6.25≈8мм

 Шаг поперечной арматуры из условия h=450<450 мм S₁=>

S₁=h/2=450/2=225 мм

S₂=3/4*h=337.5мм<500 мм

Условие выполняется

По правилам конструирования принимаем шаг 150. По конструктивным требованиям подбираем d=8мм с шагом 150 мм. Устанавливаем 3 каркаса

Asw=l,51cм²      S₂принимаем более частое, т. е. S₂=300мм. Продолжаем расчет:

Qbmin= φ_b3*(l+φ_f)*Rbt*b*h₀=0.6*1050*0.4*0.3=75,6кH

φ_b3- приложение т.9. (φ_f - не учитывается из-за отсутствия полок

 qsw=(Rsw*Asw)/S=(l7500*0.000151)/0.15=176.16 кН/м

 qsw >Qbmin/2h₀=75,6/2*0.4=94,5 кН/м

Условие выполняется

S≤Smax=( φ_b4*Rbt*b*ho²)/Q

S=0,15≤Smax=(1,5*1050*0,3*0,16)/81,06=0,93м

Условие выполняется

H_b= φ_b2*(l+ φ_f)*Rbt*b*h₀²=2*1050*0.3*0.4²=100.8кHм

φ_Ь2=2-табл.21

q₁=32,66<0.56qsw=0.56*176.16=98.6

Условие выполняется

C=V(Hb/q₁)=V(100,8/32.66)= 1.75м

С<(ф_Ь2/фьз)*Ь₀=(2/0.6)-0.4=1.33 м

Условие не выполняется

Принимаем правую часть, т.е. 1,33м

Q_b=Hb/C=100,8/1.33=75.8кH

Q_b=75.8кH>Q_bmm=75,6кH

Условие выполняется

Q=Qmax-q₁*C=156,66-32,66*1,33=113,23кH

C₀=V(H_b/q_sw)=V(100,8/32.66)=0.75м

С₀=0,75 м <C=1.33м      С_о=О.72м<2h_о=О.8м

Условие выполняются

 Qsw=qswЈr=l 76.16-0.72=126.8кН Q=89.05<Q_b+Q_sw=68.6+126.8=195.4KH

Условие выполняется

Подобранная по конструктивным условиям поперечная арматура удовлетво­ряет условию прочности.

Проверяем условие прочности сжатой полосы между наклонными трещина­ми.

Q<0.39wr9brh₀-Rb⁼0.3-1.105-0.87-0.3-0.4-13000=442.2KH 9wi=l+5d-u.w⁼⁼l+5-7-0.003=1.105<1.3

a=E_s/E_b=(2.1-10⁵)/30000=7

(Pbi=l-p-Rb=l-0.01-13Mna=0,87

P=0,01 - для тяжелого, мелкозернистого и ячеистого бетона

0=89.05<449.9кН

Условие выполняется, прочность обеспечена. M.w=A_sw/bs=0.003